Кроме того, существуют и генераторы, работающие . Конструктивно они ничем не отличаются от бензиновых , кроме системы питания: вместо карбюратора они оснащены редуктором для регулирования давления газа и калиброванной форсункой, подающей газ во впускной коллектор. При этом такие генераторы в качестве источника топлива могут использовать не только баллон со сжиженным газом, но и газовую сеть — в этом случае расходы на топливо становятся минимальными. Недостатком подобных генераторов является низкая мобильность (газовый баллон габаритнее и тяжелее бензобака, который, к тому же, можно дозаправлять прямо на месте), а также повышенная пожароопасность, особенно при неграмотной эксплуатации. Однако в качестве источника резервного питания в доме, подключенном к газовой магистрали, это неплохой вариант: нет необходимости заботиться о поддержании уровня и качества топлива в бензобаке, а ресурс двигателя при работе на газу выше, чем при работе на бензине.

На фото изображен обыкновенный, однофазный, рамный генератор. Такие генераторы оснащены четырех тактными двигателями, в большинстве случаев аналоги Honda с верхнеклапанным расположением ГРМ. В зависимости от мощности кВт генератора, рассчитывается мощность двигателя. Другими словами для генераторов в 2.5-3.0 кВт идут двигатели до 210 куб. см. или до 7 л.с. На генераторы мощностью от 3.0-4.5 кВт устанавливаются двигатели объемом от 240 до 290 см. куб. или от 9 л.с до 11 л.с. Большие генераторы от 5.5 - 7кВт комплектуются двигателями от 13 до 15 л.с. с объемом от 390 до 420 куб. см. На совсем мощных электростанциях до 15 кВт обычно устанавливаются 2-х цилиндровые двигатели объемом от 600 куб.см.

Устройство альтернатора (генераторной части)

Принцип работы бензогенератора

На конусный коленвал двигателя установлен ротор, который при вращении внутри обмотки статора дает магнитное поле. После возбуждения генератора автоматическим регулятором напряжения, грубо говоря, магнитное поле превращается в электроэнергию. Такие генераторы работают на постоянных оборотах в 3000 об., что является 50 герцами и 220 вольтами. Такую частоту оборотов поддерживает механический регулятор оборотов. Нарушение количества оборотов ведет к изменению потенциала электрической величины, другими словами если обороты занижены вольтаж падает и прибор может не включиться, а если обороты завышены - подключенный прибор может и сгореть.

Устройство инверторного генератора

Устройство инверторного генератора отличается лишь тем, что вольтаж и обороты двигателя регулируются электрической заслонкой под управлением инверторной платы. Это сделано для более тихой работы устройства и для уменьшения расхода топлива. В большинстве случаев, инверторный генератор делают не на раме а в закрытом корпусе типа чемодана. Сделано это все также для того, что бы уменьшит шум работы двигателя. Инверторные генераторы рассчитаны на подключение приборов с маленьким пусковым током (типа лампочек, телевизора, холодильника, компьютера и др.). Такая техника идеальна для выезда на природу с минимальным количеством электроприборов, такой генератор можно спрятать за чем нибудь и он практически не будет доставать шумом работы. Если подключать приборы с высоким пусковым (типа насос, большие электромоторы, нагреватели, сварочники и др.), то легко можно спалить плату инвертора, которая стоит 2/3 стоимости нового генератора. Также губительны для инверторных установок длинные и тонкие удлинители, а также работа в влажных условиях, например под дождем.

Законы физики говорят нам о преобразовании энергии. Бензиновый генератор – бесспорное тому подтверждение.

Органика была преобразована в углеводороды, их этой субстанции сделали топливо. При сгорании, бензин вырабатывает тепловую энергию. Она преобразуется в механическую, посредством работы ДВС. Механическая энергия вращает вал генератора, и с помощью системы магнитов и обмоток появляется энергия электрическая.

От теории переходим к практическому описанию. Устройство бензогенератора:

Из чего он состоит

Прежде всего, основание, или рама

С ее помощью, корпуса двигателя и генератора удерживаются от проворачивания относительно друг друга. Крутящий момент на валу мотора достаточно силен, а сопротивление ротора генератора возрастает при увеличении нагрузки.

При слабом креплении, эти компоненты легко могут сорваться с рамы. При этом точки монтажа не должны быть жесткими. Как и в автомобильном двигателе, подвес имеет демпферы-подушки для гашения вибраций.

К раме крепятся опоры (колеса), органы управления и контроля, а в компактных моделях еще и внешний корпус.

Привод

В нашем случае – это бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Технологически он ничем не отличается от автомобильного или мотоциклетного. Особенности вытекают из условий эксплуатации.

Генератор – устройство стационарное, то есть он не имеет возможности активно охлаждаться потоком воздуха. Стало быть, в конструкции должен быть вентилятор или система водяного охлаждения.

Мотор генератора работает на постоянных оборотах, и с относительно ровной нагрузкой. Поэтому «полка» крутящего момента обычно короткая.

Управление оборотами связано с уровнем потребления энергии. Контроллер постоянно отслеживает отбираемую мощность, и при необходимости добавляет «газу».

Двухтактные моторы проще в обслуживании, но более прожорливы, и выхлоп имеет характерный масляный запах. Четырехтактные установки экономичны, экологичны, однако имеют высокую стоимость.

Устройства, обеспечивающие работу ДВС

Всевозможные фильтры, датчики, и прочие атрибуты мотора – описывать нет смысла, они стандартны, и присутствуют в любом агрегате. Бензобак расположен сверху (в компактных моделях нет бензонасоса, топливо поступает самотеком).

Автономные генераторы зачастую бывают незаменимыми, и полный список их возможных применений будет очень длинным - от обеспечения электроэнергией пляжной вечеринки на выходных до постоянной работы у частного здания. Широкий спектр выполняемых работ породил большое количество типов автономных генераторов, отличающихся как конструктивно, так и по характеристикам. Общим же у них является принцип действия - двигатель внутреннего сгорания того или иного типа вращает вал электрогенератора, преобразуя механическую энергию в электрическую .

• Бытовой генератор - это, как правило, переносной агрегат с бензиновым двигателем, не предназначенный для длительной работы, имеющий мощность в несколько кВА.
• Профессиональные генераторы имеют повышенные мощность и время беспрерывной работы, а для большей топливной экономичности и увеличения ресурса на них, как правило, устанавливаются дизельные двигатели. При этом, если бытовые электрогенераторы вырабатывают однофазный ток напряжением 220 В, то профессиональные генераторы в подавляющем большинстве трехфазные, рассчитанные на 380 В выходного напряжения. Большие габариты и масса заставляют либо размещать мощные генераторы на колесном шасси, либо делать их стационарными.

Итак, в этой классификации мы уже обнаружили ряд конструктивных различий. Рассмотрим их по порядку.

Двигатель

Как известно, бензиновый двигатель может работать как по двухтактному циклу, так и по четырехтактному . При этом низкая экономичность и ограниченный ресурс делает двухтактные двигатели не самым лучшим выбором для привода электрогенератора, хотя они и проще в конструкции, а значит - дешевле и легче.

Четырехтактный же двигатель, хотя он сложнее и дороже , расходует значительно меньше топлива и способен проработать гораздо больше . Поэтому генераторы мощностью до 10 кВА, как правило, оснащаются двигателями именно такого типа.

Многие используют бензиновый генератор в своей работе и повседневной жизни. Сегодня рынок насыщен подобными устройствами, и вам нужна идея того, что есть и что необходимо для определения вашего выбора.

Бензиновый генератор представляет собой автономную систему электропитания, которая использует бензин в качестве потребляемого топлива.

Классификация бензиновых генераторов.

АЗС можно классифицировать по нескольким критериям. Каждый генератор готов к работе при определенных условиях и при определенных напряжениях.

• Профессиональные и домашние;
• Портативный и стационарный;
• Двухтактный и четырехтактный;
• Однофазные и трехфазные;
• Мощность: до 4 кВт, до 15 кВт, до 30 кВт.

Бытовые генераторы идеально подходят для частных домов или длительных поездок на природу.

Использование профессиональных агрегатов необходимо для того, чтобы компании могли подключать сложные инструменты.

Портативные модели имеют малую мощность (до 5 кВА), вес и габариты, что позволяет им перемещаться в другое место.

Двухтактные двигатели установлены на низкоэнергетических бензиновых агрегатах, мощность которых не превышает 1 кВт. Во всех остальных случаях установлен четырехтактный двигатель.

Большинство частных потребителей могут быть ограничены однофазным электрическим генератором.

Трехфазный намного дороже, а не тот факт, что его функциональность когда-то будет востребована. В то же время большинство одиночных электрических сетей питаются от однофазного тока.

1. Внутренние электростанции.

   Мощность не превышает 4 кВт. Этого достаточно, чтобы обеспечить электроэнергией частный дом, склад или меньшую мастерскую. Бензиновые генераторы этого типа не предназначены для 24-часовой работы.

   Самый продолжительный период непрерывной работы — 4 часа. Затем должна быть предусмотрена система охлаждения, а затем перезапущена.

2. Промышленный БГУ. Они имеют мощность до 15 кВт. Подходит для торговых организаций и строительных площадок. Повышенная производительность расширяет непрерывное время работы генератора до 10 часов.

   Из дизельных генераторов того же класса БГУ характеризуется меньшим весом и габаритами.

3. АЗС мощностью до 30 кВт чаще всего используются для энергоснабжения в офисных зданиях или на больших складах. Эти устройства постоянно устанавливаются в заранее подготовленных помещениях.

Бензиновый генератор.

Газовый генератор похож на дизельный агрегат.

Ключевым элементом устройства является двигатель.

Могут использоваться два типа двигателей:

1. Двухтактный.

   Они устанавливаются на низкоэнергетических установках для краткосрочной эксплуатации.

2. Четырехтактный. У них повышенный запас прочности. Период бесперебойной работы составляет 5-7 часов. Источник двигателя — 3-4 тысячи часов.

Двигатель комплектуется различными системами. Один из них отвечает за поставку топлива, второй — для предотвращения шума, третий для поставки смазочных материалов. В выхлопной трубе также имеется комплект.

Выход двигателя определяет тип используемого генератора — однофазный или трехфазный.

Если запланированная нагрузка превышает 5 кВт, электростанция оснащена трехфазным генератором.

Кроме того, генераторы могут быть асинхронными и синхронными.

Некоторые бюджетные модели оснащены асинхронными генераторами, которые имеют простую конструкцию.

Синхронные генераторы могут выдерживать трехмесячные напряжения.

Качество и безупречная работа ключевых внутренних блоков электрогенератора контролируются приборами.

Схема газогенератора показывает расположение всех блоков электроустановки и их влияние на работу устройства. Структурная структура структуры соединяет все узлы в одном рабочем комплексе.

Принцип работы бензинового генератора.

Чтобы обеспечить качество и своевременную работу устройства и выявить возможные проблемы, нужно иметь представление о том, как работает генератор энергии.

Принцип работы бензинового генератора следующий.

Мощность генератора бензина определяется количеством витков обмотки статора.

Мощность бензиновых мини-электростанций обычно не превышает 12 кВт.

Увеличить мощность генератора в 2 раза

Когда в применение для получения постоянного тока вошли генераторы с катушкой возбуждения, стоимость полупроводниковых диодов была достаточно высока, поэтому в целях экономии использовалась традиционная схема по соединению обмоток трехфазного генератора, именуемая звездой.

В то время мало кого волновали такие моменты, что иногда катушки работами в противофазе, так как главным считалось то, что дешевле.

На сегодняшний день полупроводниковые диоды для генераторов постоянного тока, обладающих катушкой возбуждения, стоят намного дешевле в сравнении с остальной конструкцией генератора. В связи с этим с увеличением числа диодов не приведет к существенному увеличению стоимости изделия, при этом имеется возможность также уменьшить размеры самого генератора, что приведет к существенному уменьшению ео массы и общей стоимости.

Рассмотрим разработанную и испытанную оригинальную схему включения диодов и обмоток генератора постоянного тока.

Благодаря современной электронной элементной базе можно подобрать диодные мосты достаточной мощности в миниатюрных корпусах.

В связи с этим можно 6 диодов под крышкой генератора заменить на 3 мощных диодных моста.

На практике это устройство проверялось на мотоциклетном генераторе, обладающем изначальной номинальной мощностью 150 ватт.

Был получен потрясающий результат. Для рассмотрения всех нюансов был разработан испытательный стенд под генератор. Проанализирует результаты проведенных испытаний по увеличению мощности генератора .

Показания, расположенные ниже линии, отвечают за разряд аккумулятора, а те что выше – за заряд.

Система зажигания во время проведения замеров не учитывалась, это означает, что стандартный генератор, расположенный в электрической схеме мотоцикла, не в состоянии подпитывать лампы в 200 Ватт. Генератор, на котором была увеличена мощность, неплохо показал себя при нагрузке 200 Ватт во время движения по городу, а также при нагрузке 400 Ватт во время движения по автостраде. Отмечался нагрев катушки статора, который при этом ни разу не превысил более 100 градусов.

Делаем бензогенератор своими руками

Отметим, что повод выдерживает до 120 градусов. На практике выяснилось, что для качественного диодного моста требуется лишь хороший радиатор, при этом, если не использовать генератор при нагрузке 400 Ватт по время простоя мотоцикла, то крыльчатку устанавливать не потребуется.

В результате конструкция облегчается на одну деталь, которая ране докучала дополнительным звоном, легко прослушиваемым на стенде.

Используя такую схему включения обмоток, можно увеличить мощность генератора без конструктивных изменений с 200 до 500 Ватт.

Как сделать бензогенератор на 12 вольт

Можно конечно купить любой обычный бензогенератор на 220 вольт и подключить зарядное устройство и это будет бензогенератор с выходом 12 вольт. Но если вы ищете именно 12-ти вольтовый бензогенератор значит вы хотите иметь большую мощность заряда аккумуляторов, и при этом иметь высокий КПД заряда.

Я лично испробовал первый вариант с зарядным устройством.

У меня имеется бензогенератор на 1кВт, к нему я подключал трансформаторное автомобильное зарядное устройство. Ток заряда оно могло давать до 10-12А, при этом перегревалось сильно. Таким способом за час работы бензогенератора я смог «залить» в аккумулятор всего 120 ватт энергии.

Это очень мало, а за час бензогенератор потребляет более 0.5л бензина.

Чтобы зарядить севший аккумулятор на 120Ач мне придётся 10 часов гонять бензогенератор, а это как минимум 6 литров бензина, а энергии я запасу всего 1кВт.

Пробовал я ставить импульсное зарядное устройство, но оно сгорело от превышения напряжения бензогенератором. Дело в том что эти импульсные зарядные устройства выдерживают максимум 260-270 вольт.

Самодельный генератор

А если отключить нагрузку от бензогенератора то он не может резко сбросить обороты, и кратковременно напряжение без нагрузки поднимается до 300 вольт. Вот это и убивает импульсные зарядники, а трансформаторным пофигу на это.

К слову сказать мой бензогенератор имел выход на 12 вольт 10А. Но по факту он давал ток заряда всего 5-6А и постоянно срабатывала встроенная защита по току, короче это бесполезная опция оказалась.

В продаже бензогенераторов на 12 вольт нет совсем, есть только дорогие сварочные генераторы. И я решил переделать свой бензогенератор чтобы заряжать аккумуляторы 12 вольт.

Ниже на видео первые пробы работы бензогенератора. В родном корпусе я не стал делать, там не получалось разместить генератор из-за ременной передачи.

Генератор я использовал автомобильный на 14В 60А.

В таком варианте я получил ток заряда в среднем 25А, при этом обороты двигателя всего около 1500об/м, что в два раза ниже чем он работал раньше с генератором на 220В. Двигатель стал тише работать, стал намного экономичнее по бензину, и при этом за час работы бензогенератора получается выдать около 400 ватт энергии.

>

Вообще если добавить оборотов двигателю то генератор легко выдаёт 40-50А тока заряда. Можно поставить генератор на 90А и получать 1кВтч мощности. Я иногда заряжаю таким переделанным бензогенератором свои аккумуляторы в солнечной электростанции. Пока меня всё устраивает, ток заряда 25А при небольших оборотах генератора.

Кстати автомобильный генератор вообще никак не надо переделывать, и при этом в нём уже встроен регулятор заряда, по этому аккумуляторы вы не перезарядите.

Подключение генератора к АКБ как в автомобиле.

В итернете достаточно много фото и видео по самодельным генераторам на 12 вольт. Вот например

>

Также бензогенератор на 12 вольт из бензопилы и автомобильного генератора

>

Вариантов изготовления таких бензогенераторов множество.

Из бензопилы будет наверно самый дешёвый вариант, но не очень долговечный и надёжный. Самое то это двигатель от мотоблока, к нему можно мощный автомобильный генератор подсоединить через ремень.

E-VETEROK.RU энергия ветра и солнца — 2013г. Почта: [email protected] Google+

Из чего можно собрать электрогенератор своими руками

К сожалению, отечественные электроснабжающие организации не держат своего слова.

Их контракты, подписанные с потребителями, ничего не стоят. Подача электроэнергии за пределами больших городов непостоянная, качество подаваемого тока низкое (имеется в виду напряжение), поэтому жители небольших городов и поселков в запасе всегда имеют свечи, керосиновые лампы, а самые продвинутые устанавливают бензиновые генераторы тока.

В этой статье будет предложен другой вариант, который будет обозначен вопросом, как сделать электрогенератор своими руками? Давайте рассмотрим один вариант этого прибора.

Электрический генератор из мотоблока

Жители загородных поселков давно пользуются мотоблоками.

Ведь это на сегодняшний день, если так можно выразиться, самый надежный помощник, без которого работы в огороде или саду не проводятся. Правда, как и все этого типа инструменты, мотоблок выходит из строя. Восстановить его можно, но как показывает практика, лучше купить новый.

Владельцы инструмента распрощаться с ним не спешат, поэтому у каждого хозяина загородного дома в кладовке найдется один старый экземпляр. Его-то и можно будет использовать в конструкции электрогенератора напряжением 220/380 вольт.

Он будет создавать крутящий момент генератору тока, в качестве которого можно приспособить обычный асинхронный двигатель. При этом необходим будет мощный электродвигатель (не меньше 15 кВт, с частотой оборотов вала 800-1600 об/мин).

Почему такая большая мощность электродвигателя?

Делать самодельный генератор для парочки лампочек нет смысла, ведь решается вопрос полного обеспечения загородного дома электроэнергией. А с электродвигателем небольшой мощности получить достаточно электроэнергии не получиться.

Хотя все зависит от суммарной мощности бытовых приборов и освещения дома. Ведь в небольших дачах кроме холодильника с телевизором ничего-то и нет. Поэтому совет – сначала рассчитайте мощность дома, затем выбирайте электрический мотор-генератор.

Сборка электрогенератора

Итак, чтобы собрать бензиновый генератор своими руками напряжением 220 вольт, необходимо установить на одной станине мотоблок и электродвигатель так, чтобы их валы располагались параллельно.

Все дело в том, что вращение от мотоблока к электрическому мотору будет передаваться при помощи двух шкивов. Один будет установлен на валу бензинового двигателя, второй на валу электрического. При этом необходимо правильно выбрать диаметры шкивов. Именно этими размерами подбирается частота вращения электрического мотора. Этот показатель должен быть равен номинальному, который указан на бирке оборудования.

Небольшое отклонение в большую сторону в пределах 10-15% приветствуется.

Когда механическая часть сборки будет закончена, будут установлены шкивы, соединяемые ремнем, можно переходить к электрической части.

Устройство электрогенератора

• Во-первых, обмотки электрического мотора соединяются по схеме звезда.
• Во-вторых, подключаемые к каждой обмотке конденсаторы должны образовать треугольник.
• В-третьих, напряжение в такой схеме снимается между концом обмотки и средней точкой.

  Именно здесь получается ток напряжением 220 вольт, а между обмотками 380 вольт.

Внимание! Устанавливаемые в электрическую схему конденсаторы должны иметь одинаковую емкость. При этом величину емкости подбирают в зависимости от мощности электродвигателя. Именно данное соотношение будет поддерживать правильно саму работу генератора тока, но особенно его пуск.

Для информации даем соотношение мощности мотора с емкостью конденсаторов:

• 2 кВт – 60 мкФ.
• 5 кВт – 140 мкФ.
• 10 кВт – 250 мкФ.
• 15 кВт – 350 мкФ.

Обратите внимание на некоторые полезные советы, которые дают специалисты.

• Если электрический двигатель будет греться, то необходимо поменять конденсаторы на элементы с пониженной емкостью.
• Обычно для самодельных электрогенераторов используют конденсаторы напряжением не меньше 400 вольт.
• Обычно одного конденсатора хватает для активной нагрузки.
• Если есть необходимость использовать для питания дома все три фазы электродвигателя, то необходимо установить в сеть трехфазный трансформатор.

И еще один момент.

Если перед вами стоит проблема, как организовать отопление с помощью самодельного электрогенератора, то двигатель от мотоблока здесь будет мал (имеется в виду мощность прибора).

Оптимальный вариант – это двигатель от автомобиля, к примеру, от Оки или Жигулей. Многие могут сказать, что такое оборудование обойдется в копеечку. Ничего подобного. Купить сегодня подержанный автомобиль можно именно за копейки, так что расходы будут мизерными.

Достоинства и недостатки

Итак, в чем достоинства этого прибора:

• Вы тешите себя мыслью, что сделали его сами.

  То есть, вы горды собой.

• Финансовые затраты снижены до минимума. Самодельный агрегат будет стоить гораздо меньше, чем заводской его собрат.
• Если все этапы сборки провести грамотно, то собранное вашими руками электрическое оборудование можно считать надежным и достаточно продуктивным.

Несколько отрицательных моментов этого рода приборов.

• Если вы в электрике новичок или пытаетесь, не вникая во все тонкости и нюансы сборки, изготовить генератор тока, то потерпите фиаско.

В принципе, это и есть единственный недостаток, что и вселяет оптимизм.

Другие конструкции электрогенератора

Бензиновый вариант не является единственным.

Заставить вращаться вал электродвигателя можно разными способами. К примеру, с помощью ветряка или водяного насоса. Не самые простые конструкции, но именно они позволяют отойти от потребления энергоносителя в виде бензина.

К примеру, собрать гидрогенератор своими руками тоже несложно. Если возле дома протекает речка, ее воду можно использовать в качестве силы для вращения вала.

Для этого в ее русло устанавливается колесо со множеством емкостей. С помощью этой конструкции можно создать поток воды, который будет вращать турбину, прикрепленную к валу электродвигателя. И чем больше объем каждой емкости, чем чаще они установлены (увеличивается количество), тем большей мощности водяной поток. По сути, это своеобразный регулятор напряжения генератора.

С ветровыми генераторами все немного по-другому, потому что ветровые нагрузки не являются величинами постоянными.

Вращение ветряка, которое передается валу электрического мотора, необходимо регулировать, подстраивая под необходимую величину частоты вращения вала электродвигателя.

Поэтому в этой конструкции регулятор напряжения - это обычный механический редуктор. Но здесь, как говорится, палка о двух концах. Если ветер снижает порывы, необходим повышающий редуктор, если, наоборот, увеличивает, нужен снижающий.

В этом и заключается сложность сооружения ветрового электрогенератора тока.

Заключение по теме

Подводя итог, нужно понять, что самодельные электрогенераторы не панацея.

Собираем и подключаем электрогенераторы для дома своими руками

Лучше добиться того, чтобы в поселок постоянно подавался электрический ток. Добиться этого сложно, а вот получить компенсацию за неудобства можно через суд. А уже полученные деньги направить на приобретение заводского бензинового генератора. Правда, придется учитывать расход недешевого топлива (бензина).

Но если есть желание собрать электрогенератор своими руками, тогда вникайте в тему и пытайтесь.

Как правильно провести подключение электродвигателя 380 на 220 вольт

Как сделать генератор из асинхронного двигателя своими руками

Устройство и принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

Генераторные установки

Генераторная установка, или, как ее обычно называют – генератор, является основным источником электрического тока на автомобиле. Следует отметить, что генераторная установка включает не только генератор, как таковой, но и его привод, а также устройства для регулирования и преобразования вырабатываемого напряжения.

Генераторами называют электрические машины, преобразующие механическую энергию в электрическую.

В принципе генераторами электрической энергии являются машины, преобразующие любой вид энергии – тепловую, ядерную, химическую, световую и т. д. в электрическую. Но традиционно сложилось так, что генераторами обычно называют машины, преобразующие механическую энергию движения в электроэнергию.

Чаще всего для такого преобразования в генераторах используют механическую энергию вращения одного из элементов конструкции, называемого якорем или ротором.
Принципиально возможно преобразование механической энергии поступательного движения какого-либо тела в электрическую энергию, но такой тип генераторов на практике не используется из-за сложности конструкции и малой эффективности.

Автомобильный генератор получает механическую энергию от коленчатого вала двигателя, с которым связан приводом, чаще всего — клиноременным или плоскоременным.

Полученная в результате работы генератора электрическая энергия используется для питания электропотребителей автомобиля — системы зажигания, освещения и сигнализации, электрических приводов и контрольно измерительных приборов, компьютерных устройств и т. п., а также для зарядки аккумуляторной батареи.
Поскольку количество и суммарная мощность потребителей электроэнергии в современных автомобилях прогрессивно растет, используемые для получения электрической энергии генераторы обладают высокой мощностью, которая может достигать 1 кВт и даже более.

Эту мощность генератор «отнимает» у двигателя, снижая его динамические и экономические показатели. Тем не менее, с такими потерями приходится мириться, поскольку современный автомобиль, даже дизельный, без электрической энергии далеко не уедет.

На автомобилях могут применяться генераторы постоянного или переменного тока.

История изобретения генератора

Работа генератора, преобразующего механическую энергию в электроэнергию, основана на явлении магнитоэлектрической индукции, которое обычно (и не совсем правильно) называют явлением электромагнитной индукции.

Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него. Практически это может быть достигнуто, например, перемещением металлической рамки в магнитном поле, создаваемом постоянным магнитом.
Явление было открыто и описано английским физиком Майклом Фарадеем (Michael Faraday, 1791–1867) в 1831 году.
Изучением природы электрических явлений при воздействии на проводник постоянным магнитом занимались многие ученые, однако Фарадей первым опубликовал свои опыты и сделал надлежащие выводы.

Анализируя результаты опытов по изучению электромагнитной индукции Фарадей обнаружил, что электродвижущая сила, возникающая в замкнутом проводящем контуре, пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром.

Величина электродвижущей силы (ЭДС) не зависит от того, что является причиной изменения потока — изменение самого магнитного поля или движение контура (или его части) в магнитном поле.
Электрический ток, вызванный этой ЭДС, называется индукционным током.

Возникновение ЭДС объясняется действием сил магнитного поля на находящиеся в проводниках свободные электроны, которые начинают направленно перемещаться, скапливаясь на одном из концов проводника.

В итоге этого движения электронов на одном конце проводника возникнет отрицательный электрический заряд, а на другом конце — положительный.

Разность потенциалов на концах проводника численно равна индуцированной в проводнике ЭДС.

Индуцирование ЭДС в проводнике происходит независимо от того, включен ли он в какую-либо электрическую цепь либо нет. Если присоединить концы этого проводника к какому-либо приемнику электрической энергии, то под воздействием разности потенциалов по замкнутой цепи потечет электрический ток.

Считается, что первый генератор электрического тока, основанный на явлении электромагнитной индукции, был построен в 1832 г.

парижским изобретателем Ипполитом Пикси (Hippolyte Pixii, 1808–1835). Этот генератор годился лишь для демонстрационных целей, а не для практического использования, поскольку приходилось вручную вращать тяжёлый постоянный магнит, благодаря чему в двух проволочных катушках, укрепленных неподвижно вблизи его полюсов, возникал переменный электрический ток.
В дальнейшем генератор Пикси был усовершенствован, и стал применяться в различных областях машиностроения.

Генераторы постоянного тока

До 60-х годов основным источником энергии автомобилей являлись генераторы постоянного тока, в которых, как и следует из названия, механическая энергия преобразуется в электрическую энергию постоянного тока.

Генератор постоянного тока состоит из статора — неподвижного корпуса с размещенными в нем электромагнитными элементами, вращающегося якоря с обмотками, и коллектора со щеточным узлом.

Якорь снабжен несколькими обмотками из токопроводящих катушек, которые при вращении якоря пересекают магнитное поле неподвижного статора, в результате чего в обмотках индуцируется электродвижущая сила — ЭДС.
Величина ЭДС в обмотках при вращении якоря постоянно изменяется по величине и по направлению в зависимости от положения катушек относительно магнитного поля статора.
Посредством коллекторного узла индуцируемая в обмотках статора ЭДС снимается в электрическую цепь для дальнейшей обработки и приведения к требуемым параметрам.

Принцип работы генератора постоянного тока основан на том, что если в постоянном магнитном поле вращать токопроводящую рамку с разомкнутыми концами, в ней индуцируется ЭДС, а на ее концах рамки появляется разность потенциалов.

Упрощенная схема генератора постоянного тока приведена на рис. 1.
В магнитном поле постоянного магнита вращается стальной цилиндрический сердечник, в продольных пазах которого размещен диаметральный виток abcd.

Начало d и конец a этого витка присоединены к двум взаимно изолированным медным полукольцам, образующим коллектор, который вращается вместе со стальным сердечником.
По коллектору скользят неподвижные контактные щетки А и В, от которых отходят провода к потребителю энергии R.

Стальной сердечник с витком (обмоткой) и коллектором образует вращающуюся часть генератора постоянного тока – якорь.

Если с помощью какой-либо внешней силы вращать якорь, то стороны витка будут пересекать магнитное поле, и в обмотках якоря будет возникать ЭДС, величина которой определяется по формуле:

где B – индукция; l – длина стороны витка; v – скорость перемещения пазовых сторон витка.

Так как длина и скорость перемещения пазовых сторон обмотки якоря неизменны, то ЭДС обмотки якоря прямо пропорциональна B, а форма графика ЭДС определяется законом распределения магнитной индукции B, размещенной в воздушном зазоре между поверхностью якоря и полюсом самого магнита.

Так, например, магнитная индукция в точках зазора, лежащих на оси полюсов, имеет максимальные значения (рис. 2, а): под северным полюсом (N) – положительное значение и под южным полюсом (S) – отрицательное. В точках n и n’, лежащих на линии, проходящей через середину межполюсного пространства, магнитная индукция равна нулю.

Допустим, что магнитная индукция в воздушном зазоре рассматриваемой схемы распределяется синусоидально:

B = Bmax×sinα.

Тогда ЭДС витка при вращении якоря будет также изменяться по синусоидальному закону.

Как сделать электрогенератор своими силами

Угол α определяет изменение положения якоря относительно исходного положения.

На рис. 2, а показан ряд положений витка abcd (обмотки) в различные моменты времени за один оборот якоря.
При α = 360˚ ЭДС якоря равна нулю, а при α = 270˚ — имеет максимальное значение, причем отрицательное.

Таким образом, в обмотке якоря генератора постоянного тока наводится переменная ЭДС, и, следовательно, при подключении нагрузки в обмотке будет действовать переменный ток (рис.

2, б – линия 1).

За время второго полуоборота якоря, когда ЭДС и ток в обмотке якоря отрицательны, ЭДС и ток во внешней цепи генератора (в нагрузке) не меняют своего направления, т. е. остаются положительными, как и в течение первой половины оборота якоря.

Действительно, при α = 90˚ щетка А соприкасается с коллекторной пластиной проводника d, расположенного под полюсом N, и имеет положительный потенциал, а щетка В – отрицательный, так как она соприкасается с пластиной коллектора, соединенной со стороной a витка, находящейся под полюсом S.

При α = 270˚, когда стороны a и d поменялись местами, щетки А и В сохраняют неизменной свою полярность, так как полукольца коллектора также поменялись местами и щетка А по-прежнему имеет контакт с коллекторной пластиной, связанной со стороной, находящейся под полюсом N, а щетка В – с коллекторной пластиной, связанно со стороной, находящейся под полюсом S.

В результате ток во внешней цепи не изменяет своего направления (рис. 2, б – линия 2), т. е. переменный ток обмотки якоря с помощью коллектора и щеток преобразуется в постоянный ток.
Ток во внешней цепи постоянен лишь по направлению, а его величина изменяется, т.

е. он пульсирует, как показано на графике рис. 2, б.

Пульсация тока и ЭДС значительно ослабляются, если обмотку якоря выполнить из большого числа равномерно расположенных и распределенных по поверхности сердечника витков и увеличить соответственно число коллекторных пластин.

Например, в двух витках на сердечнике якоря (четырех пазовых сторонах), оси которых смещены относительно друг друга на угол 90˚, и четырех пластинах в коллекторе (рис. 3, а).
В этом случае ток во внешней цепи генератора пульсирует с удвоенной частотой, но глубина пульсации значительно меньше (рис.

3, б). Если витков в обмотке якоря от 12 до 16, то ток на выходе из генератора практически постоянен.

На рис. 4 приведена конструкция генератора постоянного тока.

Генераторы переменного тока